Possibility of Microturbulence Diagnostics in a Magnetically Confined Plasma Using Multiple Scattering Effects
本文提出了磁约束等离子体小尺度不规则结构诊断的新方法。该方法可以基于正常声波的强度衰减的测量。异常衰减的出现是由于电离层无线电传播的多次散射效应。结果表明，在托卡马克等离子体中可以实现多重散射区。本文计算了正常探测波在托卡马克等离子体中的反常衰减。这个量足够大，可以通过实验记录。
1997-08-18 physics.plasm-ph
Trapping, anomalous transport and quasi-coherent structures in magnetically confined plasmas
磁约束等离子体中的强静电湍流的特征在于由$E\times B$随机漂移产生的粒子轨道的捕获或涡旋。捕获显示产生强烈的影响，测试粒子和测试模式。它确定轨迹的非标准统计：非高斯分布，记忆效应和相干性。俘获轨道形成准相干结构。轨道俘获对湍流等离子体的测试模式有很强的非线性影响。我们确定的背景湍流的统计特性的函数的漂移模式的增长率。我们发现，捕获提供的物理机制中观察到的逆级联漂移湍流和纬向流的产生。
2009-03-12 physics.plasm-ph
Quantifying fusion born ion populations in magnetically confined plasmas using ion cyclotron emission
离子回旋发射（ICE）提供了独特的承诺，作为诊断的融合出生的α粒子人口在磁约束等离子体。JET和TFTR的开创性观测发现，ICE强度$P_{ICE}$与聚变反应的测量中子通量以及等离子体中聚变产生的α粒子的推断浓度$n_α/n_i$近似线性地成比例。我们提出了完全非线性自洽动力学模拟，再现这种缩放的第一次。这解决了MCF等离子体中聚变α粒子约束和稳定性物理学中的一个长期问题。证实了磁声回旋不稳定性（MCI）作为可能的发射机制，并大大加强了未来的燃烧等离子体中的ICE诊断开发的基础。
2016-06-01 physics.plasm-ph
Energetic electron transport in the presence of magnetic perturbations in magnetically confined plasmas
高能电子的输运对磁扰动很敏感。通过对测试粒子漂移轨道的三维数值模拟，我们发现未被俘获的电子通过具有磁扰动的开放区域的输运不能用扩散过程来描述。基于我们的测试粒子模拟，我们提出了一个模型，导致粒子的指数损失。
2015-04-20 physics.plasm-ph
Impact of geodesic curvature on zonal flow generation in magnetically confined plasmas
National Institute for Fusion Science（国立核聚变科学研究所）；The Graduate University for Advanced Studies（高级研究大学院大学）；PRESTO, Japan Science and Technology Agency（日本科学技术振兴机构 PRESTO 项目）；Faculty of Arts and Sciences, Komazawa University（驹泽大学文理学部）
研究通过模拟探讨磁几何对离子温度梯度驱动湍流中环形流生成的影响，并提出非线性代理模型以探索新型磁几何结构。
2026-02-27 physics.plasm-ph
Improved energy confinement with nonlinear isotope effects in magnetically confined plasmas
磁约束等离子体中核聚变的有效发电依赖于对热能的良好约束。三十多年来，这种约束取决于等离子体同位素的质量及其与明显无关的等离子体条件的相互作用的观察结果在很大程度上仍然无法解释，它已成为未解决的主要问题之一。通过基于回旋动力学理论的数值研究，我们定量地显示了等离子体微湍流如何依赖于同位素质量通过非线性多尺度微湍流效应，包括纬向流，电磁效应和所施加的扭矩之间的相互作用。这一发现对未来反应堆的设计具有至关重要的影响，因为尽管它们将由多个离子种类组成，但它们从当今实验中推断出来的结果在很大程度上依赖于从基于单同位素等离子体的长期实验传统中获得的知识。
2016-06-06 physics.plasm-ph
Prospects for a dominantly microwave-diagnosed magnetically confined fusion reactor
与目前的实验相比，托卡马克和仿星器反应堆将承受更高的热负荷、溅射、侵蚀和随后的涂层、氚滞留、更高的中子通量和一些辐射效应。此外，中性束在托卡马克反应堆中的穿透将仅限于等离子体边缘。因此，对今天等离子体的几种光学、基于束的和磁诊断可能不适用于明天的反应堆，但目前的讨论表明，反应堆可以在很大程度上依赖于微波诊断，包括基于模式转换和集体汤姆森散射的技术。
2017-01-11 physics.plasm-ph
Available energy of magnetically confined plasmas
在磁约束的背景下讨论了无碰撞等离子体的可用能量的概念。可用能量量化了有多少等离子体能量可以转换为波动（包括非线性波动），因此是等离子体稳定性的度量，可以用于推导线性和非线性稳定性标准，而无需求解特征值问题。在磁约束等离子体中，可用能量由密度和温度分布以及磁几何形状决定。它还取决于什么约束限制了等离子体运动的可能形式，例如绝热不变量守恒和输运是双极的要求。基于拉格朗日乘子的一般方法的设计，将这些约束的计算中的可用能量，并讨论了几个特殊的情况。特别是，它表明，它是不可能的限制在麦克斯韦基态相对于扰动的频率超过离子反弹频率的等离子体。
2020-01-08 physics.plasm-ph
On the Turbulent Behavior of a Magnetically Confined Plasma Near the X-Point
本文建立了托卡马克装置X点附近的湍流模型，在适当的假设下，得到了电场势涨落的封闭方程。分析和数值分析的重点是减少二维制定的动态，它允许直接映射到不可压缩的纳维-斯托克斯方程。本研究的主要优点是概述了X点附近的湍流，对应于典型的操作条件的中型和大型托卡马克，是由涡度拟能级联从大到小的空间尺度占主导地位。
2022-05-05 physics.plasm-ph
Exact solutions of the Grad-Shafranov equation via similarity reduction and applications to magnetically confined plasmas
我们推导出精确解的线性形式的梯度-Shafranov（GS）方程，包括不可压缩的平衡流，使用ansatz为基础的相似性降低方法。平衡方程的线性允许线性组合的解决方案，以获得轴对称MHD平衡与封闭和嵌套的磁表面，这是有利于实验室等离子体的有效约束。此外，采用相同的约化方法，我们获得了几个非线性形式的GS方程的解析解。在这方面的分析力免费的解决方案，在线性和非线性制度也来自。
2016-08-30 physics.plasm-ph
Magnetic compressibility and ion-temperature-gradient-driven microinstabilities in magnetically confined plasmas
发展了磁约束环形等离子体中强驱动离子温度梯度（ITG）不稳定性的电磁理论。确定了稳定和不稳定效应，并针对与沿磁场的坐标无关的磁平衡计算了稳定模式环形分支的临界$β_{e}$（电子与磁压之比）。它的标度是$β_{e}\sim L_{Te}/R,$，其中$L_{Te}$是特征电子温度梯度长度，$R$是环面的大半径。我们推测，一个快速粒子人口可以导致类似的稳定，由于其平衡压力梯度的贡献。对于剪切平衡，给出了静电模电磁修正的边际稳定性边界。对于一般的磁平衡，我们发现了一个临界长度（电磁稳定）的程度，不利的曲率沿磁场。这是局部磁剪切的递减函数。
2015-02-20 physics.plasm-ph
Magnetically confined charged particles: From steep density profiles to the breaking of the adiabatic invariant
Aix Marseille Univ, Université de Toulon, CNRS, CPT（艾克斯-马赛大学，土伦大学，法国国家科学研究中心，理论物理中心）；CEA, IRFM（法国原子能和替代能源委员会，核聚变国际研究设施）
本研究探讨了磁约束等离子体中粒子轨迹稳定性及临界不变量破坏的机制，揭示了燃烧等离子体中高能粒子混沌动力学对回旋动能学建模基础的影响。
2025-12-22 physics.plasm-ph
On the accuracy of the binary-collision algorithm in particle-in-cell simulations of magnetically confined fusion plasmas
理想情况下，二进制碰撞算法保存动能和能量。实际上，碰撞单元的有限尺寸和粒子位置的有限差异影响守恒性质。在目前的工作中，我们数值研究如何影响这些算法的准确性时，碰撞细胞的大小是大的背景等离子体的梯度尺度长度相比，一个参数必不可少的全F融合等离子体模拟。此外，我们讨论了漂移动力学公式中的守恒量波动时，磁场和电场的影响：我们建议如何的算法的准确性可能会提高微小的修改。
2021-04-19 physics.plasm-ph
Tilting Instability of Magnetically Confined Spheromaks
我们认为倾斜不稳定性的磁约束spheromak使用三维MHD和相对论PIC计算与应用天体物理等离子体，特别是那些发生在磁星磁层。这种不稳定性是由球马克的内禀磁偶极子与外部磁场的反向排列驱动的。最初，球标旋转-倾斜-试图降低其磁势能。结果，在球马克的内部磁场和约束场之间形成电流片。磁重联开始发生;这导致球标新反向排列的磁通量的湮灭。这发生在几个阿尔文时间尺度。在高阶（二阶）球斑的情况下，内核首先被推出包层，导致形成两个几乎独立的倾斜球斑。因此，磁性扭曲的外壳不能稳定内芯。在耗散过程中，扭转阿尔文波带走了初始球马克的螺旋度，违反了泰勒松弛定理的假设。在磁星的巨型耀斑的应用中，倾斜不稳定性的快速发展，以及高阶球斑的不稳定性，使得被捕获的球斑不太可能是持续数百秒的尾辐射的原因。
2020-07-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Conceptual design of Thomson scattering system with high wavelength resolution in magnetically confined plasmas for electron phase-space measurements
National Institute for Fusion Science（国立研究开发法人核融合科学研究所）；Division of Quantum Science and Engineering, Graduate School of Engineering, Hokkaido University（北海道大学工学研究科量子科学与工程专攻）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；Graduate School of Science, Nagoya University（名古屋大学理学研究科）
本研究提出了一种高波长分辨率的托马斯散射系统，用于磁约束等离子体中测量电子速度分布函数形状，通过模拟和贝叶斯推断验证了其有效性。
2025-12-20 physics.plasm-ph
On the relevance of uncorrelated Lorentzian pulses for the interpretation of turbulence in the edge of magnetically confined toroidal plasmas
最近，有人提出，在线性等离子体装置中测量的湍流波动可以被描述为一个叠加的不相关的洛伦兹脉冲的持续时间的窄分布，这将提供一个解释的准指数功率谱的报告。在这里，我们研究的适用性，这一建议的边缘波动环形磁约束聚变等离子体。为了这个分析的目的，我们介绍了一种新的基于小波的脉冲检测技术，提供了比现有技术的重要优势。它允许从实验时间序列中提取单个脉冲的属性，并量化脉冲持续时间和能量的分布以及时间相关性。我们应用小波技术从W7-AS仿星器和JET托卡马克的边缘湍流起伏数据，并发现在数据中检测到的脉冲不具有窄的分布的持续时间和不相关。相反，分布的幂律类型，表现出时间的相关性尺度远长于典型的脉冲持续时间。这些结果表明，开放和封闭的磁力线系统中的湍流可能是不同的，并在这种情况下提出的普遍存在的指数功率谱的怀疑。
2012-08-03 physics.data-an physics.plasm-ph
Reconnection-Driven Turbulent Fluctuations in the Magnetically Dominated Collisionless Regime
Institute for Advanced Study（高等研究院）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Florida（佛罗里达大学）
通过三维粒子模拟研究无碰撞重联在磁主导对等离子体中产生的湍流特性，发现速度结构函数标度指数约1/3，磁结构函数指数约0.6-0.8，且导向场增强磁涨落各向异性和间歇性。
2026-05-31 astro-ph.GA physics.plasm-ph
Modeling of Particle Transport, Neutrals and Radiation in Magnetically-Confined Plasmas with Aurora
我们提出极光，一个开源包粒子输运，中性粒子和辐射建模在磁约束聚变等离子体。Aurora的现代化多语言界面可以在高性能计算框架内模拟1.5D杂质输运，特别是用于推断粒子输运系数。一个用户友好的Python库允许与原子数据和原子结构数据库以及其他来源的原子速率进行简单的交互。这使得一系列的辐射预测，无论是功率平衡和光谱分析。我们在这里讨论的superstaging近似复杂的离子，作为一种方式来分组电荷状态和降低计算成本，展示其广泛的适用性内的极光前向模型和超越。Aurora还促进了中性粒子分析，无论是从实验光谱数据还是其他模拟代码。利用极光的能力，接口SOLPS-ITER的结果，我们证明，电荷交换是不太可能影响的总辐射功率从ITER核心在高性能操作。最后，我们描述了ImpRad模块的OMFIT框架，开发，使实验分析和运输推断多个设备上使用极光。
2021-07-07 physics.app-ph physics.comp-ph physics.data-an
Automated Outlier-Robust Bayesian Profile Fitting for Magnetically Confined Plasmas with Modified Tanh Profiles and Good-and-Bad Gaussian Mixture Likelihoods
Korea Institute of Fusion Energy（韩国聚变能源研究所）；University of Science and Technology（科学技术大学）；Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
针对磁约束等离子体自动动力学分布拟合问题，提出基于修正双曲正切分布和优劣高斯混合似然的离群值稳健贝叶斯方法，解决相关障碍，经KSTAR实验验证，为大规模动力学分布生成提供基础。
2026-07-17 physics.plasm-ph
The field line map approach for simulations of magnetically confined plasmas
在所提出的场线图方法中，托卡马克的模拟区域被一个圆柱形网格覆盖，该网格在极向平面内是笛卡尔的。标准的有限差分方法可用于离散垂直（w.r.t.~磁场线）操作者。通过在环形方向上的网格稀疏化，计算利用结构的特征凹槽模式属性$\left(k_{\parallel}\ll k_{\perp}\right)$。然后需要并行算子离散化之后的场线，这通过沿磁场线的有限差分来实现。这包括场线追踪和插值或积分。本文的主要重点是平行扩散算子的离散化。基于支撑算子方法，构造了一个仅具有很低数值垂直扩散的格式。该计划在新的代码GRILLIX中实现，并提出了广泛的基准测试，表明该方法的有效性，特别是在一般和GRILLIX。该方法的主要优点是它不依赖于场/通量对齐，这在分界线/X点上变得奇异。大多数托卡马克装置都是基于偏滤器的概念，因此分界线的数值处理对于边缘层和刮除层的模拟非常重要。
2015-05-08 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Calculating the linear critical gradient for the ion-temperature-gradient mode in magnetically confined plasmas
提出了一种计算线性陀螺动力学中离子温度梯度模式（ITG）起始临界温度梯度的第一性原理方法。我们发现，在托卡马克研究中以前调用的连接长度的传统概念，应修改和广义相关长度来解释仿星器的发病。简单的数值实验和gyrokinetic理论表明，本地化的“尖峰”剪切，仿星器几何的一个标志，一般不足以约束模式的平行相关长度。还观察到ITG模式，其在具有由峰值漂移曲率设定的临界梯度的不良漂移曲率井内局部化。一个案例研究的近螺旋形仿星器的增加场周期表明，临界梯度确实可以通过操纵磁几何控制，但强调需要一个一般的框架来评估临界梯度。我们的结论是，平均曲率和全球剪切设置的相关长度的共振ITG模式附近的绝对临界梯度，其中的物理是通过直接解决方案的gyrokinetic方程。我们的方法，处理一般的几何形状，比传统的gyrokinetic求解器更有效，可以应用到未来的仿星器ITG湍流优化研究。
2021-04-27 physics.plasm-ph
CARONTE: a Physics-Informed Extreme Learning Machine-Based Algorithm for Plasma Boundary Reconstruction in Magnetically Confined Fusion Devices
Università degli Studi di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Consorzio CREATE（CREATE Consortium）
CARONTE是一种基于物理信息的极端学习机算法，用于实时重建磁约束聚变装置中的等离子体边界，具有更高的泛化能力和鲁棒性。
2025-12-18 physics.plasm-ph
Spatial intermittency of particle distribution in relativistic plasma turbulence
该研究针对相对论磁主导湍流中加速粒子的空间分布特性，结合PIC模拟与唯象建模，发现本体等离子体密度呈对数正态分布、加速粒子密度呈幂律分布且标度指数满足β≈α+1，为等离子体加热及湍流辐射研究提供新视角。
2023-06-03 physics.plasm-ph
The asymptotic quasi-stationary states of the two-dimensional magnetically confined plasma and of the planetary atmosphere
本文导出了强束缚磁场中二维等离子体和行星大气的渐近准定态微分方程。这两个系统是相关的性质，有一个内在的恒定长度：拉莫尔半径和罗斯比半径和凝聚的涡场在未扰动状态有关的回旋回旋和科里奥利频率。虽然最接近的物理模型是Charney-Hasegawa-Mima（CHM）方程，但我们的模型更一般，并且与由一组离散的点状涡在平面内通过短程势相互作用组成的系统有关。一个场论的形式主义发展描述连续版本的这个系统。作用泛函可以写成Bogomolnyi形式（强调渐近状态的自对偶性），但最小能量不再是拓扑的，渐近结构似乎是非平稳的，这是与传统拓扑涡旋解的主要区别。这个场论的版本进行了讨论，我们发现赞成一个特定形式的方程的参数。我们评论的显着差异CHM流体/等离子体和欧拉流体和Abelian-Higgs涡模型。
2007-11-21 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Annihilation-Gamma-based Diagnostic Techniques for Magnetically Confined Electron-Positron Pair Plasma
针对磁约束电子-正电子对等离子体常规诊断的挑战，提出基于湮灭$γ$辐射的诊断技术，利用空间相关性和符合计数实现体积源的层析重建及局部源的识别。
2023-06-29 physics.plasm-ph
A Unified theory of transport barriers (TBs) in magnetically confined systems
Institute for Fusion Studies, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校聚变研究所）；Department of Mathematics, The University of Tokyo（东京大学数学系）；ExoFusion
本文提出一种热力学模型，研究磁约束系统中传输屏障的内边界温度确定及热流影响，发现当热流超过临界值时系统会发生分支并稳定在高梯度状态，但需满足边缘温度超过临界值才能实现转变。
2026-03-27 physics.plasm-ph
Radiative turbulent flares in magnetically-dominated plasmas
我们进行二维和三维动力学模拟重联介导的湍流耀斑在磁化的电子-正电子等离子体，弱和强的辐射冷却。这样的耀斑可以在中子星和吸积的黑洞周围产生。我们专注于磁占主导地位的制度的背景磁场线的张力超过等离子体静止质量的一个因素$σ_0 > 1$。在模拟中，湍流激发宏观尺度$l_0$，我们观察到，它的发展，形成薄，动态电流片在各种尺度上。沉积的宏观能量通过激励热粒子和非热粒子而耗散。粒子的能量分布是由脉冲加速在重新连接电流片，逐步随机加速，和辐射损失。我们用光穿越时间$l_0/c$与冷却时标的比值$A$来参数化辐射冷却，并研究了增加$A$对耀斑的影响。当辐射损失足够弱时，$A<σ_0^{-1}$，产生的辐射主要是由随机加速的粒子，辐射功率在热力学上取决于$A$。由此产生的耀斑辐射光谱是广泛的和各向异性的。在强冷却制度，$A>σ_0^{-1}$，随机加速被抑制，而在电流片脉冲加速继续运作。随着$A$进一步增加，发射变得由热粒子主导。我们的模拟提供了一个新的工具来研究粒子加速湍流，特别是在高能量，冷却与加速竞争。我们发现，粒子的分布是由强的耗散不稳定性的影响，和随机加速度不能描述的一个普遍的扩散系数。
2021-09-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Nearly integrable flows and chaotic tangles in the Dimits shift regime of plasma edge turbulence
本文以 BHW 方程 Dimits 偏移区为对象，用广义 Liouville 可积性揭示带状流与漂移波的近可积性，并通过混沌缠结的瓣解释湍流耗散间歇性。
2023-09-27 physics.plasm-ph
Formation of Episodic Magnetically Driven Radiatively Cooled Plasma Jets in the Laboratory
我们报告的实验中，磁驱动的辐射冷却等离子体射流产生的1 MA，250纳秒的电流脉冲的MAGPIE脉冲功率设施。这些射流是由环形磁场的压力驱动的，呈“磁塔”状。这种情况的特点是形成一个磁准直等离子体射流的轴上的磁“气泡”，由周围介质的限制。使用的径向金属箔，而不是在我们以前的工作中采用的径向线阵列允许产生的情节磁塔流出，出现周期性的时间尺度为~30 ns。随后的磁泡以约300 km/s的速度传播，并与先前的喷发相互作用，导致形成冲击。
2009-04-01 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Tokamak MHD equilibria with reversed magnetic shear and sheared flow
本文通过给出与实验一致的安全因子、极向速度和轴向速度分布，构造了具有反向磁剪切（s < 0）和剪切流的圆柱对称磁约束等离子体的磁流体动力学平衡方程的解析解。
2003-11-13 physics.plasm-ph
The JOREK non-linear extended MHD code and applications to large-scale instabilities and their control in magnetically confined fusion plasmas
JOREK是一个大规模并行的全隐式非线性扩展MHD程序，用于真实的托卡马克X点等离子体。它已成为国际上广泛使用的研究大尺度等离子体不稳定性及其控制的通用程序。本文给出了一个全面的概述实现的物理模型，数值方法应用于求解方程和物理研究与代码。一个专门的部分强调了为代码所做的一些验证工作。不同的物理模型的层次结构是可用的，包括一个自由边界和电阻壁扩展和混合动力学流体模型。该代码允许通量表面对齐等参有限元网格在单和双X点等离子体，可以扩展到真正的物理壁，并使用一个强大的全隐式时间步进。特别关注的是奠定了等离子体边缘和刮削层（SOL）的物理以及中断相关的现象。在JOREK获得的关于等离子体边缘和SOL的关键结果中，对边缘局域模（ELMs）、ELM周期和ELM控制的动态有了深刻的了解，这些动态是通过共振磁扰动、弹丸注入以及垂直磁反冲实现的。此外ELM自由制度，脱离物理，在ELM过程中的杂质的产生和运输，以及在基座区域的静电湍流进行了研究。关于中断，重点是由大量气体注入（MGI）和破碎弹丸注入（SPI），逃逸电子（RE）动力学以及RE与MHD模式的相互作用，和垂直位移事件（VDES）的热淬火和电流淬火触发的动力学。此外，种子和撕裂模式（TM）的抑制，自然发生的热猝灭的动力学锁定模式触发，和辐射崩溃正在研究中。
2021-04-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph
On the Solvability of Magnetic Differential Equations
电阻平衡和理想等离子体平衡的计算相当于求解多个$\vec {B}\cdot \nabla Φ=s$型磁微分方程。应用势$Φ$存在的充要条件，发现轴对称环形几何中不存在磁约束等离子体的静力平衡位形.
2005-10-14 physics.class-ph physics.plasm-ph
Thermo-magneto coupling in a dipole plasma
在偶极等离子体上，我们观察到磁矩的产生，作为悬浮的磁等离子体化合物的运动，响应于电子回旋加热和$β$（磁约束热能）的增加。我们制定了一个热力学模型，解释加热微观磁矩的注入，相应的化学势是环境磁场。
2012-03-26 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Confining and escaping magnetic field lines in Tokamaks: Analysis via symplectic map
针对托卡马克磁约束等离子体混合相空间混沌输运难题，提出基于递归分析和瞬态动力学研究的两种数值方法，揭示黏性与不变流形的影响，助力理解等离子体行为与壁相互作用。
2023-04-26 nlin.CD physics.plasm-ph
Magnetically-dominated jets inside collapsing stars as a model for gamma-ray bursts and supernova explosions
磁场在大质量恒星的核塌缩爆炸中起着重要的动力学作用。特别是，它们可能是重要的伽马射线暴（GRB），其中的中央引擎是一个超吸积黑洞或毫秒磁星的情况下，Eurasar的场景。本文件的重点是磁星的情况下，特别强调磁星磁层的相互作用与恒星的信封。首先，“脉冲星在一个空腔”的问题被引入作为一个范式的磁星内的一个坍缩的明星。这个基本的等离子体物理问题的基本设置进行了描述，概述了其主要特点，并得出简单的估计演变的磁场。在坍缩恒星的背景下，有人提出，首先，下落等离子体的冲压压力作用于磁层，使磁压逐渐增加。在某些时候，不断增长的磁压力超过了气体的（下降的）冲压压力，导致磁驱动爆炸。爆炸应该是高度各向异性的，因为环向场的环向应力，由周围的恒星物质所限制，将磁主导的外流准直成两个波束磁塔射流。这创造了一个干净的狭窄通道，让能量从中央引擎通过恒星逃逸，就像伽玛射线暴所需要的那样。此外，准直爆炸阶段的延迟开始可以解释大量镍-56的产生，正如GRB-超新星连接所建议的那样。最后，对该方案的数值模拟前景进行了讨论。
2007-07-04 astro-ph physics.plasm-ph
Dual equilibrium in a finite aspect ratio tokamak
高压磁约束等离子体的新方法是设计高效聚变装置所必需的。本文提出了一个结合两个解的Grad-Shafranov方程的平衡，它描述了磁流体动力学平衡的环形几何形状。外部平衡是顺磁性的，并限制了内部平衡，其强抗磁性允许平衡大的压力梯度。在同一体积中两个平衡的存在产生一个对偶平衡结构。它们的组合也提高了自由边界模式的稳定性。
2008-03-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Relativistic Alfvén turbulence at kinetic scales
本文通过唯象建模与粒子模拟研究强磁化相对论性等离子体中动理学尺度的阿尔芬湍流，提出其能谱接近 $k^{-3}$ 并类比二维涡量级联的 Kraichnan 谱，同时发现粒子沿背景磁场被强烈加速形成具有普适对数正态统计的一维动量分布。
2024-04-02 physics.plasm-ph
Numerical turbulence simulations of intermittent fluctuations in the scrape-off layer of magnetized plasmas
通过简化流体模型的数值湍流模拟，研究了磁约束等离子体边界的间歇性起伏，该模型描述了等离子体密度和电漂移涡在垂直于磁场的二维平面内的演化.两种不同的情况下被认为是，一个描述电阻漂移波的边缘区域和另一个只包括由于不利的磁场曲率的交换不稳定性在刮除层。通过单点记录获得的长数据时间序列的分析进行比较，描述的等离子体波动作为一个叠加的不相关的脉冲的随机模型的预测。对于这两种情况下的调查，径向颗粒密度分布在刮落层是指数与径向恒定的尺度长度。在远刮除层中的粒子密度波动的概率密度函数具有指数尾。斑点状结构的径向运动导致大振幅的爆发，峰值振幅和它们之间的等待时间呈指数分布。平均爆发形状是很好地描述了一个双边指数函数。粒子密度的频率功率谱密度仅仅是平均爆发形状的频率功率谱密度，并且对于刮除层中的所有径向位置是相同的。从数值模拟中得到的涨落统计与最近的磁约束等离子体的实验测量结果非常一致。统计框架定义了一个新的边界湍流模拟验证度量。
2021-02-15 physics.plasm-ph
Burst statistics of fluctuations in a simple magnetized torus configuration
在由纯环形磁场约束的环形等离子体中，等离子体输运由环形截面的低场侧上的凹槽交换不稳定性驱动的静电湍流支配。在本文中，我们重新获得的实验数据在特罗姆瑟大学的Blaamann环面。在短于极向旋转时间的时间尺度上，在静止的朗缪尔探针上测量的电势和电子密度波动的时间序列基本上反映了湍流场的空间极向结构（泰勒假设）。在这些时间尺度上的信号揭示了一个间歇性的字符暴露通过分析的概率密度函数和计算的多重分形维数谱在不同的制度的时间尺度。这种不稳定性与信号中明显尖峰的形状和分布有关。在比旋转周期长得多的时间尺度上，等离子体势存在强烈的全局波动，这被证明是低维混沌动力学的结果。
2009-04-19 physics.data-an physics.plasm-ph
A sandpile model with tokamak-like enhanced confinement phenomenology
当控制再分布尺度长度的参数变化时，磁约束等离子体的约束现象特征自然地从简单的沙堆算法中显现出来。密切的类似物被发现为增强的限制，边缘非线性，和边缘局域模式（ELMs），以及它们之间的定性相关性。这些结果表明，托卡马克观测雪崩运输有很深的联系存在增强约束和ELMs。
2001-02-02 physics.gen-ph physics.plasm-ph
L-H transition dynamics in fluid turbulence simulations with neoclassical force balance
研究了磁约束等离子体边缘自发输运势垒的产生。为此，在三维几何形状的静电湍流模型扩展到占之间的摩擦被困和通过粒子的径向电场的影响。进行非线性通量驱动的模拟，它示出，考虑到新古典摩擦系数的径向和时间变化允许一个传输障碍以上的输入功率的阈值生成。
2013-11-22 physics.plasm-ph
Level crossings, excess times and transient plasma-wall interactions in fusion plasmas
基于磁约束等离子体边界区间歇涨落的随机模型，由过程及其导数的联合分布导出了能级穿越率的表达式。由此获得进程在某个阈值水平以上所花费的平均时间。这提供了新的预测等离子体壁的相互作用，由于瞬态传输事件与径向运动的斑点状结构的刮落层。
2016-04-14 physics.plasm-ph
On the validity of the guiding-center approximation in a magnetic dipole field
带电粒子在轴对称磁偶极几何中的运动问题被用来评估哈密顿导引中心理论的有效性，该理论包括与磁场非均匀性引起的导引中心极化相关的高阶修正。当磁约束带电粒子轨道是规则的（即，它的导向中心磁矩是几何不变的），当考虑导向中心极化效应时，能量和方位角正则角动量守恒的导向中心近似被证明是忠实于粒子轨道的。
2022-01-06 physics.plasm-ph
A mixed SOC-turbulence model for nonlocal transport and space-fractional Fokker-Planck equation
对磁约束等离子体中的非局域输运现象进行了理论分析。提出了一种混合模型，它汇集了逆能量级联的概念，典型的漂移波和二维流体湍流，雪崩行为的想法，与自组织临界（SOC）行为。使用统计参数，它表明，需要一个放大机制，引入非局部性动力学。本文从转移概率定义在倒易空间中的随机马尔可夫过程出发，得到了具有空间分数阶导数的非局部Fokker-Planck方程的一致性推导。
2013-07-01 physics.plasm-ph
Observation of Poincaré-Andronov-Hopf bifurcation in cyclotron maser emission from plasma magnetic trap
本文报道了在磁约束非平衡等离子体中形成的回旋脉塞从产生周期性电磁辐射脉冲到连续波状态的受控跃迁的第一个实验证据。弱非均匀磁化等离子体非常波的动力学回旋不稳定性是由MHD稳定的最小B开放磁阱中电子回旋加热产生的各向异性电子布居驱动的。
2017-12-18 physics.plasm-ph
Storage-ring ionization and recombination experiments with multiply charged ions relevant to astrophysical and fusion plasmas
回顾了海德堡重离子储存环TSR的过去和正在进行的研究活动，其目的是提供精确的绝对速率系数和原子碰撞过程的截面的应用在天体物理和磁约束聚变。特别讨论了铁离子的双电子复合和电子碰撞电离以及钨离子的双电子复合。
2011-08-04 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.atom-ph
RF current condensation in the presence of turbulent enhanced transport
磁约束等离子体中的急剧温度梯度会导致等离子体的湍流运动。这种湍流反过来又增强了热量在磁场线上的传输。增强的运输影响的温度差异，可以维持在磁岛之间的岛屿中心和其周边。它在这里示出，通过限制这种温差，这种增强的运输可以有深远的影响，在何种程度上的RF电流冷凝效应稳定的岛屿生长。有趣的是，由于热传输不再是简单的线性温度梯度，射频电流冷凝效应也表现出全新的滞后现象。
2020-03-31 physics.plasm-ph
Simulation of transition dynamics to high confinement in fusion plasmas
利用第一性原理四场流体模型研究了磁约束等离子体中从低（L）约束模到高（H）约束模的跃迁动力学。数值计算结果与EAST实验先进超导托卡马克装置的测量结果吻合较好.特别是，与中间抖动阶段的缓慢过渡是很好地再现的数值解。此外，该模型再现了实验确定的L-H跃迁功率阈值缩放，离子功率阈值随粒子密度的增加而增加。这些结果有望为开发过渡的预测模型提供帮助，这对于理解和优化未来的聚变动力反应堆至关重要。
2014-09-10 physics.plasm-ph
Interchange instability and transport in matter-antimatter plasmas
非均匀磁场中的对称电子-正电子等离子体具有交换不稳定性和输运特性。推导了与等温磁约束电子-正电子等离子体输运有关的密度团扰动传播速度的标度关系，包括当德拜长度大于拉莫尔半径时的阻尼效应.非线性全F陀螺流体计算验证的关系。结果有利于计划的电子-正电子等离子体实验的足够的磁约束。该模型被推广到其他物质-反物质等离子体。磁化的电子-正电子-质子-反质子等离子体容易受到交换驱动的局部物质-反物质分离的影响，这可能会阻碍（迄今尚未实现的）持续的实验室磁约束。
2016-11-23 physics.plasm-ph
Core transport studies in fusion devices
磁约束聚变等离子体中的湍流对能量约束的质量有着重要的影响。这些影响很难从分析上进行定量评估。本文研究的问题是托卡马克等离子体中能量和粒子，特别是杂质的输运。来自等离子体容器壁的杂质如果到达等离子体核心则会导致能量损失。因此，重要的是要了解运输机制，以防止杂质积累和减少损失。这是一个湍流起着重要作用的研究领域，与未来聚变反应堆（如ITER）的性能密切相关。
2010-12-20 physics.plasm-ph
